Calcular o pH após a adição de 0, 00 ; 5,00; 15, 00 ; 25,00 ; 40,00 ; 45,00 ; 49,00 ; 50,00; 51,00; 55,00; e 60,00 mL de NaOH 0,1000 mol L^-1 na titulação de 50,00 mL de:
© cloreto de piridina 0,1000 mol L^-1.

Passo 1

Primeiro, vamos entender o que o exercício está pedindo. Temos 50,00 mL de cloreto de piridina (C₅H₅NH⁺Cl⁻) com concentração de 0,1000 mol/L. Precisamos calcular o pH após adicionar diferentes volumes de uma solução de NaOH 0,1000 mol/L durante a titulação.
Conteúdo envolvido:
  • Reações de neutralização: Quando um ácido reage com uma base.
  • Cálculo de pH: Usando a concentração de íons H⁺ ou OH⁻.
  • Equilíbrio químico e constantes de dissociação (Ka e Kb): Para ácidos e bases fracas.
Vamos precisar das seguintes informações e fórmulas:
  • Fórmula da reação de neutralização: C5H5NH^+ + OH^- C5H5N + H2O
  • Fórmula para calcular o pH: pH = -log[H^+]
  • Relação entre concentração, volume e quantidade de mols: Mols = Concentração times Volume çã

Passo 2

Vamos calcular a quantidade de mols de cloreto de piridina e de NaOH inicialmente presentes.
  • Mols de cloreto de piridina:
    Mols = 0,1000 , mol/L times 0,05000 , L = 0,00500 , mol
  • Mols de NaOH adicionados: Para cada volume de NaOH, multiplicamos pela concentração:
    Mols de NaOH = 0,1000 , mol/L times Volume de NaOH (L)

Passo 3

Agora, para cada volume de NaOH adicionado, vamos determinar o excesso de ácido ou base e, consequentemente, calcular o pH.
A reação de neutralização consome NaOH e cloreto de piridina na razão 1:1. Assim:
  • Se a quantidade de NaOH adicionada for menor que a quantidade de cloreto de piridina, haverá excesso de ácido.
  • Se for igual, teremos o ponto de equivalência.
  • Se for maior, haverá excesso de base.

Passo 4

Vamos exemplificar com a primeira adição: 0,00 mL de NaOH.
Nesse caso, não há adição de base, então apenas temos o ácido cloreto de piridina.
Cálculo do pH:
Como temos um ácido fraco (C₅H₅NH⁺), precisamos usar a constante de dissociação (Ka) para encontrar [H⁺]. Supondo que Ka = 1,7 × 10⁻⁹ (valor típico para o piridínio):
C5H5NH^+ rightarrow C5H5N + H^+
Ka = [C5H5N][H^+][C5H5NH^+] = 1,7 times 10^-9
Assumindo que [H⁺] = x:
1,7 times 10^-9 = x^20,1000 - x approx x^20,1000
x^2 = 1,7 times 10^-10
x = raiz1,7 times 10^-10 approx 1,3 times 10^-5 , mol/L
pH = -log(1,3 times 10^-5) approx 4,89

Resposta

Após adicionar 0,00 mL de NaOH, o pH da solução de cloreto de piridina 0,1000 mol/L é aproximadamente 4,89.

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